高中物理 34《力的合成》教学设计 新人教版必修1

1 力的合成力的合成 教学目标 1 从力作用的等效性来理解合力和分力的概念 体会等效替代的思想 2 通过实验探究求合力的方法 得到力的平行四边形定则 并了解这是矢量运算的普遍 规则 3 会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力 了解合力的大小与分力夹角的关系 4 能应用力的合成分析日常生活中的有关问题 教学重点 1 从力的作用效果相同来理解合力与分力的概念 2 设计实验 探究求合力的方法 3 平行四边形法则的理解及应用 教学难点 实验探究方案的设计和实施 实验结论的得出 教学流程 创设情境 提出合力与分力概念 给出问题情境 激发思考合力与分力关系 设计探 究求合力的实验方案 分组实验 学生讨论 得出结论 练习与拓展 例题 合力 大小与角度关系 多力合成 教学过程 一 创设情境 提出合力分力的概念 1 出示卡通画 介绍共点力概念 在大多数实际问题中 物体同时受到几个力 引入共点力和非共点力概念 分别给出 共点力和非共点力的图片示例 在研究中如果使用质点模型 则受力均可以作为共点力处 理 本节课研究物体受共点力的情况 出示卡通画 小车均匀速向前运动 一头牛拉车的效果与三位同学拉车的效果相同 2 学生小实验 一个力气大的男生在讲台上提起一桶水 使水桶保持静止 另外两位同学一起提起这 桶水并使之保持静止 分析在两种情况下这桶水的受力情况 并画出示意图 提问 可以 发现各个力之间有什么关系 2 学生讨论得到 F 单独作用和 F1 F2共同作用的力的效果相同 3 引出等效替代关系 提出合力 分力概念 从前面两个情境出发 抓住共同点 一个力单独作用时可以和多个力一起作用时产生 相同的作用效果 自然地引出等效替代的关系 并从力的角度分析 得到合力 分力的概 念 用问题引导学生讨论合力 分力的概念 谈合力 分力的出发点在于什么 力的作用效果相同 可以用一个合力去替代几个分力的作用 合力与几个分力同时存在吗 不是 合力只是几个分力的等效替代 并不是物体又多受到了一个力 二 探究求合力的方法 1 情境讨论 激发认知冲突 提问 前面三位同学拉车的情境中 如果三位同学水平向右的拉力分别为 F1 F2 F3 那么这三个力的合力是多少呢 方向是怎么样的呢 学生利用以前所学的知识 可以得到合力 F F1 F2 F3 方向与三个拉力方向相同 提问 把所有的分力相加就得到合力的大小 这个方法就是求合力的方法吗 请学生 讨论 有学生提出异议 以前学过 两个力方向相反时 合力应该是两个力相减 方向与 较大的力方向相同 提问 求合力就是把分力相加或者相减吗 实验 两个弹簧秤互成一定角度 提起几个钩码保持静止 分别读出弹簧秤示数 用 一个弹簧秤提起同样的钩码保持静止 读出弹簧秤示数 提问 两个分力大小与合力既不满足相加关系 也不满足相减关系 如果给定两个分 力 到底应该怎么去求这两个力的合力呢 2 设计探究实验 提出任务 探究合力与分力之间到底有什么样的关系 介绍可用的实验器材 木板 白纸 弹簧秤 2 个 橡皮条 细绳 刻度尺 图钉 三角板 问题讨论 引导实验设计 根据器材 可以用什么方法来得到分力 以及两个分力的合力 两个弹簧秤拉橡皮条和一个弹簧秤拉橡皮条 使作用效果相同 怎么样保证分力的作用效果与合力的作用效果相同 把橡皮条一端固定 保证另一端与绳子的节点拉到相同的位置 需要记录哪些数据 怎么样来记录 橡皮条节点的位置 合力和分力的大小 引导讨论是否需要记录力的方向 讨论文 字记录的不足 引导思考怎样更好地同时记录描述力的大小和方向 力的图示 请各小组学生再整理探究实验的方案 确定明白实验的目的 过程 操作 3 小组实验 记录实验结果 各小组根据自行整理好的方案进行实验 并用力的图示记录实验结果 教师巡视 观 察各小组实验进行情况 进行适当指导 4 思考讨论 得出实验结论 观察实验得到的 F 及 F1 F2的大小和方向 猜想 F1 F2和 F 之间有什么样的关系 引 导学生适当地添加辅助线 研究几何关系 学生得出 连接分力和合力的末端 得到的几何图形大致是一个平行四边形 两个分力为平行四边形的一对邻边 合力为此对邻边所夹的对角线 3 各个小组实验时 力的大小和方向都各不相同 都能大致得到这样一个结论 说明有 一定的普遍性 请各小组再次实验 改变力的大小 方向 看是否满足同样的结论 演示实验 特殊角度特殊值验证 即大纲版教材中本节的演示实验 橡皮条一端固定 另一端与绳系为节点 两分力互成 90 度 分别由三个钩码 四个钩码的重力提供 合力沿 橡皮条拉伸方向 由 5 个钩码的重力提供 三 平行四边形定则 两个共点力合成时 遵循平行四边形法则 以表示这两个力的线段为邻边作平行四边 形 两邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向 讨论 为什么力的合成 两个力相加 不是简单的加减 而是满足平行四边形法则呢 力是既有大小 又有方向的矢量 相加时既要考虑大小又要考虑方向 所以满足的 法则必须是大小和方向同时考虑的 思考 对于有大小有方向的矢量相加 是否都不能简单地加减呢 平行四边形定则适用于所有矢量的合成 四 练习与拓展 1 利用平行四边形定则求合力 通过实验 可以发现一种直观的求两个分力的合力的方法 作图法 请学生描述 用作图法求合力的步骤 看教科书例题 规范作图法的方法步骤 强调不能遗漏合力的方 向 如果两个分力夹角为 90 度 那么此时力所成平行四边形为矩形 可以应用直角三角形 的知识来计算合力的大小方向 再看教科书例题 请学生计算得到合力大小方向 2 合力与两分力夹角的关系 提问 从平行四边形法则可以知道 合力的大小和方向随着 F1 F2的夹角而变化 这 个变化有什么样的规律 学生画图思考 讨论 用几何画板制作的课件演示 合力随分力夹角的变化而变化 请学生根据演示总结出 规律 夹角为 0 度时 合力最大 夹角为 180 度时 合力最小 成